CO2 là khí gì? Ứng dụng thiết bị đo khí CO2 trong công nghiệp

Ở điều kiện bình thường, CO2 tồn tại dưới dạng khí và chiếm tỷ lệ thấp trong thành phần khí quyển của Trái Đất. Khi chuyển sang trạng thái rắn, nó được biết đến với tên gọi băng khô. Phân tử CO2 bao gồm một nguyên tử cacbon liên kết với hai nguyên tử ôxy.

Thiết bị đo khí CO2 được sử dụng chủ yếu để xác định nồng độ khí trong không khí xung quanh. Tùy theo từng loại khí cũng như mức độ nguy hại, các cảm biến đo sẽ có độ nhạy và đơn vị đo khác nhau nhằm đảm bảo độ chính xác phù hợp với tiêu chuẩn an toàn. Một số đơn vị thường gặp có thể kể đến như %LEL, vol%, ppm, hoặc ppb.

Ứng dụng máy đo khí CO2 trong công nghiệp. Vì sao cần sử dụng thiết bị đo CO2?

a. Trong lĩnh vực thực phẩm

CO2 ở trạng thái lỏng và rắn được ứng dụng phổ biến như một chất làm lạnh trong quá trình bảo quản và vận chuyển thực phẩm đông lạnh, đặc biệt là các loại kem. Với tính chất bay hơi nhanh và không độc hại, CO2 đóng vai trò quan trọng trong chuỗi cung ứng lạnh của ngành thực phẩm.

Khí CO2 còn được dùng để tạo ga trong các loại đồ uống có gas như Coca-Cola, Pepsi, 7Up… giúp mang lại cảm giác sảng khoái và tăng hương vị cho sản phẩm.

Trong ngành làm bánh, khí CO2 được tạo ra từ bột nở hoặc men bánh mì đóng vai trò quan trọng giúp khối bột phồng nở, tạo ra cấu trúc xốp cho bánh. Trong khi men tạo CO2 thông qua quá trình lên men tự nhiên, thì các loại bột nở hóa học lại sinh khí khi gặp nhiệt hoặc phản ứng với axit.

Ngoài ra, CO2 ở trạng thái siêu tới hạn còn được sử dụng trong công nghệ chiết xuất thực phẩm để tách màu, hương và chất béo ra khỏi nguyên liệu mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng.

b. Trong các ngành công nghiệp

CO2 nén được sử dụng trong các hộp khí của áo phao cứu sinh để tạo độ phồng nhanh chóng khi gặp nước. Tương tự, các bình khí CO2 cũng được dùng để cấp khí cho súng hơi, bơm xe đạp và các thiết bị khí nén khác.

Ở dạng siêu tới hạn, CO2 còn đóng vai trò như một dung môi thân thiện với môi trường trong sản xuất sơn phun, giúp giảm thiểu đáng kể lượng dung môi hữu cơ sử dụng.

Trong ngành khai thác mỏ, sự bốc hơi mạnh mẽ của CO2 lỏng được tận dụng để tạo ra các vụ nổ định hướng trong mỏ than. Còn trong lĩnh vực hàn, CO2 được sử dụng làm khí bảo vệ, giúp ổn định hồ quang và nâng cao chất lượng mối hàn.

Ngoài ra, khí CO2 cũng được bơm xuống các mỏ dầu để làm giảm độ nhớt của dầu thô, giúp quá trình khai thác diễn ra dễ dàng hơn. Với chi phí thấp và không cháy, CO2 còn là lựa chọn phổ biến trong các hệ thống điều áp và sản xuất phân đạm, cụ thể là trong phản ứng tổng hợp ure từ amoniac.

c. Trong đời sống hàng ngày

Khí CO2 được ứng dụng trong các bình chữa cháy nhờ khả năng dập tắt ngọn lửa nhanh chóng mà không để lại dư chất. Băng khô – dạng rắn của CO2 – cũng được tận dụng để tạo hiệu ứng khói trên sân khấu, làm sạch bề mặt thay thế cho phương pháp phun cát truyền thống và trong một số ứng dụng đặc biệt như tạo mưa nhân tạo.

Trong y học, CO2 kết hợp với oxy và các loại khí khác có thể giúp điều chỉnh nhịp thở, hỗ trợ bệnh nhân gặp vấn đề về hô hấp.

Đối với thực vật, CO2 là yếu tố thiết yếu trong quá trình quang hợp. Trong nông nghiệp công nghệ cao, đặc biệt là trong các nhà kính, việc bổ sung khí CO2 vào môi trường giúp kích thích quá trình sinh trưởng, từ đó nâng cao năng suất cây trồng.

d. Vì sao cần đo khí CO2?

Mặc dù khí CO2 không phải là chất độc và cũng không dễ gây cháy nổ, nhưng khi nồng độ vượt mức an toàn, nó có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Do có trọng lượng lớn hơn không khí, CO2 dễ tích tụ tại các khu vực kín, nơi có hệ thống thông gió kém, từ đó tạo ra nguy cơ mất an toàn trong các không gian làm việc hoặc sinh hoạt.

Ở nồng độ thấp, khí CO2 có thể khiến người hít phải cảm thấy mệt mỏi, khó thở hoặc đau đầu. Khi nồng độ tăng cao, lượng oxy trong không khí bị thay thế, dẫn đến tình trạng thiếu oxy trầm trọng. Dù không trực tiếp gây ngộ độc, nhưng nếu tiếp xúc trong thời gian dài hoặc ở môi trường có nồng độ CO2 cao, con người có thể bị mất ý thức, ngất xỉu, thậm chí tử vong do không đủ oxy để duy trì hoạt động hô hấp.

Các triệu chứng thường gặp bao gồm hoa mắt, chóng mặt, buồn nôn, cảm giác mơ màng, mất khả năng vận động hoặc suy giảm nhận thức. Bên cạnh đó, CO2 ở dạng rắn (đá khô) nếu tiếp xúc trực tiếp với da có thể gây bỏng lạnh, tê cóng và tổn thương mô cục bộ.

Bài viết liên quan: Ảnh hưởng của khí CO2 trong hàn mig/mag

Các triệu chứng khi ngộ độc khí CO2

Khi tiếp xúc với khí CO2 ở nồng độ cao hoặc trong thời gian kéo dài, cơ thể sẽ phản ứng với nhiều dấu hiệu khác nhau, thường bắt đầu bằng các triệu chứng nhẹ như tức ngực, nhức đầu, mệt mỏi, chóng mặt, buồn ngủ hoặc cảm giác buồn nôn. Những biểu hiện ban đầu này dễ bị nhầm lẫn với các triệu chứng thông thường, khiến người bệnh không nhận ra mức độ nghiêm trọng của tình trạng phơi nhiễm.

Với những người có tiền sử bệnh lý tim mạch, đặc biệt là đau thắt ngực, cơn đau ngực có thể xuất hiện đột ngột ngay khi tiếp xúc với khí CO2. Nếu quá trình phơi nhiễm tiếp tục diễn ra mà không được can thiệp, các triệu chứng sẽ dần trở nên nghiêm trọng hơn, bao gồm nôn mửa, rối loạn ý thức, lú lẫn, sụp đổ thần kinh vận động, và trong nhiều trường hợp có thể dẫn đến hôn mê hoặc tử vong.

Mức độ ảnh hưởng của khí CO2 đến từng người có thể khác nhau tùy thuộc vào thể trạng và điều kiện sức khỏe hiện tại. Những đối tượng dễ bị tổn thương bao gồm trẻ nhỏ, người lớn tuổi, bệnh nhân mắc các bệnh về phổi hoặc tim, người đang sinh sống tại vùng có độ cao lớn, hoặc người có nồng độ CO2 trong máu cao sẵn như người hút thuốc lá thường xuyên.

Đặc biệt, phụ nữ mang thai cũng là nhóm có nguy cơ cao, do CO có thể ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cho thai nhi, từ đó gây nguy hại đến sự phát triển của bào thai. Chính vì thế, việc phát hiện sớm các dấu hiệu ngộ độc và can thiệp kịp thời là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn sức khỏe cho người tiếp xúc.

Một số thiết bị đo và giám sát khí CO2 trong công nghiệp

Máy đo khí nồng độ cao Cosmos XP-3140

Thiết bị này được thiết kế để giám sát nồng độ khí CO2 trong môi trường làm việc, với giới hạn cảnh báo được cài đặt ở mức 50% thể tích (vol%). Dải đo rộng từ 0 đến 100 vol% cho phép theo dõi hiệu quả cả trong các tình huống có nguy cơ rò rỉ cao.

Khi phát hiện khí vượt ngưỡng an toàn hoặc gặp sự cố, máy sẽ phát tín hiệu báo động bằng còi và đèn đỏ nhấp nháy, đồng thời hiển thị cảnh báo trực quan trên màn hình LCD. Thời gian hoạt động liên tục lên đến 20 giờ, đáp ứng nhu cầu giám sát dài hạn trong ca làm việc hoặc khu vực khó tiếp cận.

Thiết bị này đạt chuẩn chống cháy nổ với chứng chỉ Exibd II BT3, hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ từ -20°C đến 50°C. Kích thước nhỏ gọn (82 × 162 × 36 mm) giúp dễ dàng mang theo hoặc lắp đặt tại nhiều vị trí khác nhau trong nhà máy hoặc khu vực sản xuất.

Máy giám sát CO2 KS-7R: Xuất xứ Nhật Bản

Được sản xuất bởi hãng Cosmos (Nhật Bản), KS-7R là thiết bị chuyên dụng để theo dõi nồng độ CO2 trong không khí với dải đo từ 360 đến 5.000 ppm. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các không gian kín như phòng nghiên cứu, nhà máy thực phẩm hoặc kho bảo quản.

Máy được tích hợp màn hình LCD sắc nét với đèn nền giúp dễ đọc thông số trong điều kiện thiếu sáng. Hệ thống cảnh báo được thiết kế rõ ràng với chuông báo có âm lượng lên tới 70 dB/m cùng đèn LED nhấp nháy khi vượt ngưỡng an toàn.

Điểm nổi bật của thiết bị là khả năng duy trì hoạt động liên tục đến 350 giờ nhờ nguồn dự phòng tự động, đảm bảo giám sát không gián đoạn ngay cả khi mất điện. Với thiết kế nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, KS-7R dễ dàng lắp đặt ở nhiều vị trí mà không chiếm nhiều không gian.